中国典型城市夏季室内热环境与节能潜力研究

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自然通风建筑能够充分利用自然界的能量来冷却或者加热建筑,并保持室内空气清新。如果加上适当的控制,则能够在消耗较少能量的基础上达到较高的热舒适度。ACS(the adaptive comfort standard)是ASHRAE修正标准55最近接受的一个新适应性热舒适标准。在ACS标准出现之前,有关热舒适的标准主要针对HVAC建筑,而自然通风建筑的热舒适标准则很不明确。对混合模式(自然通风和空调)建筑采用ACS标准,则空调设备运行温度只需不超过ACS的可接受性限制。由于ACS的上限和ASHRAE标准55的设置温度之间较大的不同,因此,通过实施ACS标准将可能有较大的节能效果。本文将使用室内热环境实测数据和空气焓变概念来分析计算ACS标准在中国典型城市的节能潜力。本文在大同、西安、上海和广州等四个城市进行了连续系统的测试,得到了这四个城市的自然通风建筑室内的温湿度变化序列,及上海、大同同期室外温湿度的数据。利用ACS标准对四个城市室内热环境进行的分析表明,大同室内使80%以上的居住者满意的室内状态点的比例是95%,西安为82.8%,上海为64.4%,广州为52.6%。为保持室内热舒适,在广州和上海需要消耗更多的能量。相对于ASHARE标准55,采用ACS标准可以节省部分冷却能量,节能率与ACS标准的温度上限设置点与单纯空调建筑中的温度设置点之间的差距成比例。用ACS标准来估计,则中国典型城市自然通风建筑的节能潜力将很大,其最低值在49.0%以上,其中上海、大同和西安的节能潜力较大,保持在60%左右,广州的节能潜力相对较低,为49.0%左右。显然,当人们对窗户可直接控制,并能够自由改变服饰时,利用自然通风代替空气调节存在着巨大的节能潜力。对单位质量的空气,空气焓变量的节省值在大同、西安、上海和广州分别为6538 kJ/kg、16714 kJ/kg、29991 kJ/kg和35192kJ/kg。这表明,在越炎热的地区实行ACS标准的节能潜力更大。
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